魚旭洋，寧高琪

(陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司象山煤礦，陜西 韓城 715400)

0 引言

井下測量是個(gè)特殊的工作，是整個(gè)煤礦工作的先行者，“差之毫厘、謬之千里”是對(duì)測量工作的最貼切的表述。實(shí)際工作中必須得用數(shù)據(jù)說話，把誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)誤差之內(nèi)，精度要達(dá)到相應(yīng)貫通的標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅要服務(wù)于生產(chǎn)，而且必須盡可能地快速計(jì)算偏差和快速校正中心，從而減少對(duì)生產(chǎn)工作的影響。

1 常規(guī)測法的步驟及影響因素

1.1 常規(guī)測法的步驟

掘進(jìn)工作面施測導(dǎo)線和校正巷道中心的時(shí)候，測量步驟如圖1所示。

圖1 測量步驟示意圖

步驟一：ABC點(diǎn)為已知導(dǎo)線點(diǎn)。在B點(diǎn)架設(shè)儀器，后視A，對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)C進(jìn)行復(fù)測，然后與上一次數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，在不超限的情況下，進(jìn)行步驟二。

步驟二：在C點(diǎn)架設(shè)儀器，后視B點(diǎn)，施測D點(diǎn)，施測完成后，現(xiàn)場計(jì)算CD的方位角，然后與設(shè)計(jì)中心比較，看CD的方位角比設(shè)計(jì)中心偏大多少或者偏小多少后并計(jì)算偏差。

步驟三：在D點(diǎn)架設(shè)儀器，后視C點(diǎn)，然后根據(jù)步驟二計(jì)算出來的偏差及偏移角度進(jìn)行撥角，確定中心位置并噴漆標(biāo)記，現(xiàn)場對(duì)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行頂板打鉆眼并釘木楔子，然后繼續(xù)用儀器觀測中心位置并釘釘子掛線繩，然后再用儀器觀測并對(duì)中心進(jìn)行微調(diào)，然后完成中心校正。

1.2 影響測量的因素

對(duì)于井下導(dǎo)線測量，因?yàn)榫颅h(huán)境限制，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)特殊情況。

架設(shè)儀器：底板虛軟、運(yùn)輸皮帶H架一邊靠近巷道中心位置導(dǎo)致架設(shè)儀器困難。因?yàn)榫聹y量最費(fèi)時(shí)間的環(huán)節(jié)就出現(xiàn)在架設(shè)儀器這一環(huán)節(jié)，每架設(shè)一次儀器，都會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間，同時(shí)也影響區(qū)隊(duì)生產(chǎn)。

巷道內(nèi)物料：新測點(diǎn)一般比較靠近工作面，中心點(diǎn)與新測點(diǎn)比較近，而且巷道里生產(chǎn)所需要的所有物料都會(huì)在工作面集中，所以巷道生產(chǎn)用料堆放、移動(dòng)變壓器、乳化液泵等等占用巷道會(huì)導(dǎo)致儀器不能架設(shè)或者架設(shè)好與前視不通視的情況，致使校正工作無法進(jìn)行。

儀器移動(dòng)：工作面是工人集中的地方，人多且活動(dòng)頻繁，儀器架好后，很容易被震動(dòng)影響以及人員誤撞導(dǎo)致儀器移動(dòng)，使得測量工作中斷，從而需重新架設(shè)儀器。

測量與生產(chǎn)：因?yàn)樵跍y量工作中，會(huì)限制工人的生產(chǎn)活動(dòng)，所以經(jīng)常導(dǎo)致測量工作者與區(qū)隊(duì)生產(chǎn)者的矛盾甚至沖突。

2 新測法的提出及實(shí)施效果

2.1 新測法

解決問題的思路：①盡量避免多設(shè)測站，節(jié)省時(shí)間；②避免新測站與中心不通視的情況。③盡量不把儀器架設(shè)在靠近工作面的地方；④加快測量時(shí)間，避免影響生產(chǎn)。

優(yōu)化改進(jìn)：①假定巷道設(shè)計(jì)方位為a設(shè)計(jì)=90°00′00″，A點(diǎn)在設(shè)計(jì)中心上，aAB=89°50′50″；上一次施測的原始數(shù)據(jù)與結(jié)果為：∠ABC=180°09′10″；aBC=90°00′00″；經(jīng)過計(jì)算C點(diǎn)偏向設(shè)計(jì)中心左側(cè)10 cm，如圖1所示；②在B點(diǎn)架設(shè)全站儀，檢查∠ABC，檢查完成如果∠ABC在限差范圍內(nèi)，記錄好原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行下一步；③在C點(diǎn)架設(shè)全站儀，后視B點(diǎn)，施測D點(diǎn)(注：施測完D點(diǎn)后，儀器視線方向不動(dòng)，制動(dòng)不松)，觀測后得到∠BCD=180°10′10″，Hcd=100 m。然后求得aCD=90°00′00″+180°10′10″-180°00′00″=90°10′10″；④此時(shí)，應(yīng)該計(jì)算D點(diǎn)的偏移量，D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的偏移量為：Hcd×sin∠c=100×sin00°10′10″≈+0.296 m(注：∠c為aCD與a設(shè)計(jì)之差)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的偏移量為+0.296 m，結(jié)果為正值，所以，D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)偏右了0.296 m。再根據(jù)C點(diǎn)本身就偏左設(shè)計(jì)中心10 cm，即0.100 m，所以，由此可以得出，D點(diǎn)偏向設(shè)計(jì)中心右方0.296-0.100=0.196 m處。此時(shí)雖然求得了D點(diǎn)的偏移量，但是，這個(gè)步驟需要借助計(jì)算器。

簡化計(jì)算：①計(jì)算角度使用的是60進(jìn)位計(jì)數(shù)制，1°0′0″=60×0°1′0″，所以，可以考慮為sin1°0′0″=60×sin0°1′0″=0.017 5。因?yàn)榫滦Ｕ行牡臅r(shí)候，不會(huì)偏差太大，基本上在0°10′0″左右。所以，只需要記住一個(gè)常數(shù)：角度偏移0°1′0″的情況下每掘進(jìn)1 m巷道的偏移量為1 m×sin00°01′00″≈0.000 3 m，即0.3 mm。采用這種辦法，在井下算偏移量的時(shí)候，就可以口算出偏移量；②計(jì)算D點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的偏移量可以轉(zhuǎn)換為：100×sin00°01′00″×10=100×0.3 mm×10=300 mm。D點(diǎn)偏向巷道設(shè)計(jì)中心右方0.3-0.1=0.2 m處。

校正中心計(jì)算：①因?yàn)橄锏榔?，在校正中心的時(shí)候，不僅要考慮到把巷道方位角調(diào)整到設(shè)計(jì)方位上，還得把巷道中心偏離設(shè)計(jì)中心的偏移量考慮進(jìn)來，讓偏離設(shè)計(jì)中心的巷道中心隨著巷道的掘進(jìn)，逐漸回到設(shè)計(jì)中心的位置上。所以D點(diǎn)相對(duì)于巷道設(shè)計(jì)中心偏右量0.2 m得在未來掘進(jìn)至D前100～200 m的位置時(shí)調(diào)整完成，選在100～200 m調(diào)整完成是因?yàn)椋@個(gè)時(shí)候，基本上剛好是下一次校正中心的時(shí)候；②假定現(xiàn)在要求巷道掘進(jìn)至D前200 m的時(shí)候把D點(diǎn)的偏移量0.2 m調(diào)整回來。此時(shí)，就應(yīng)先把D點(diǎn)前的方位角調(diào)整成設(shè)計(jì)方位角度，因?yàn)閍CD=90°10′10″，所以此時(shí)巷道的掘進(jìn)方位也是90°10′10″，需要先計(jì)算把D點(diǎn)前的方位調(diào)整到90°00′00″需要調(diào)整的角度，應(yīng)該是：90°10′10″-90°00′00″=00°10′10″≈00°10′00″(“″”位根據(jù)小于30″舍去，大于30″進(jìn)位的方法確定)，所以，需要把方位調(diào)小10′，才能把巷道的方位角調(diào)整到設(shè)計(jì)方位角；③考慮D點(diǎn)的偏移量：通過對(duì)偏移量的反算，求出調(diào)整后偏移角度的大小。即100×sin00°01′00″×X=200 mm，X=200 mm/(100×sin00°01′00″)，X=200 mm/(100×0.3 mm)≈7；④D點(diǎn)前方位角調(diào)小10′，把巷道方位角調(diào)到設(shè)計(jì)方位角后，還得再調(diào)小7′，把巷道已偏移量改正回去，才能在D前200 m處的位置把巷道中心調(diào)整到設(shè)計(jì)中心上。此時(shí)，方位調(diào)整量已經(jīng)算出調(diào)小17′。

實(shí)施校正：在施測完D點(diǎn)，觀測員在計(jì)算數(shù)據(jù)的同時(shí)，前視人員也在選擇巷道已有的中心點(diǎn)，準(zhǔn)備對(duì)巷道中心進(jìn)行校正，程序?yàn)椋河闷こ吡咳點(diǎn)至中心的距離(如圖2：20 m)，量取完成后，記錄好距離，然后在區(qū)隊(duì)工人的幫助下，對(duì)中心點(diǎn)進(jìn)行掛線繩，并聯(lián)系觀測員進(jìn)行觀測(注：因?yàn)閮x器在施測完D點(diǎn)后，儀器視線方向未動(dòng)，就根據(jù)D點(diǎn)的方位校正中心)，觀測員觀測儀器并指揮前視員把線繩調(diào)整到儀器中心視線后，前視員觀測線繩位置并做好標(biāo)記，聯(lián)系并通知觀測員標(biāo)記完成可以關(guān)閉儀器并裝箱(測站工作到此完成)。此時(shí)，記錄員已經(jīng)計(jì)算好方位角的調(diào)整量，聯(lián)系前視員，告訴其方位調(diào)小17″，前視員根據(jù)偏移量計(jì)算可以得出：現(xiàn)有視線上的中心調(diào)整量為：20×sin00°01′00″×17=20×0.3×17=10.2 mm。因?yàn)橄锏乐行男枰{(diào)小，所以做好標(biāo)記的中心點(diǎn)應(yīng)該向巷道左幫移動(dòng)10.2 mm，在此例中，在木楔子上調(diào)整10.2 mm，無需重新打眼，所以，直接在標(biāo)記的中心點(diǎn)向左用鋼尺量取10 mm，釘好釘子并系好線繩，即可完成中心校正，即“D中”為巷道掘進(jìn)新中心，如圖2所示。如果中心在導(dǎo)線點(diǎn)的后方，中心的調(diào)整方向與中心在導(dǎo)線點(diǎn)的前方，調(diào)整方向相反即可。

圖2 調(diào)整中心示意圖

2.2 使用新方法的效果

在校正中心的時(shí)候，必須要求視線良好，不能有大量煤塵；噪音不能大，觀測者把原始數(shù)據(jù)報(bào)讀給記錄員的時(shí)候要使其能聽清楚并回報(bào)數(shù)據(jù)給觀測者再次確認(rèn)；在儀器架設(shè)完成后，附近不能有震動(dòng)，保證儀器必須穩(wěn)固。有這些條件限制，工作面必然要停止生產(chǎn)以及運(yùn)料等等一系列圍繞生產(chǎn)準(zhǔn)備的工作。但是，因不能在井下長時(shí)間地占用生產(chǎn)時(shí)間，這使得必須對(duì)導(dǎo)線測量以及中心校正所要花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行壓縮再壓縮，在保證工作速度的同時(shí)，對(duì)施測的數(shù)據(jù)也必須要有保證，對(duì)中心的校正也必須準(zhǔn)確。

使用一般的中心校正方法，觀測者在施測完新導(dǎo)線點(diǎn)之后，在搬站和重新架設(shè)儀器的時(shí)候，花費(fèi)的時(shí)間至少在半個(gè)小時(shí)左右，如果新測點(diǎn)的位置，底板頂板以及輸送皮帶的影響，可能花費(fèi)的時(shí)間會(huì)超過一個(gè)小時(shí)，這就浪費(fèi)了大量時(shí)間。而且，這段時(shí)間內(nèi)，前視者是處于休息狀態(tài)，這無形中又浪費(fèi)了一段時(shí)間。

運(yùn)用新方法，因?yàn)樯僖苿?dòng)一次儀器，少架設(shè)一次儀器，前視者在完成測設(shè)后，緊接著就要進(jìn)行下一步工作，時(shí)間安排得特別緊湊，而且計(jì)算方法特別簡單，基本上口算就可以得出數(shù)據(jù)，綜合起來這就對(duì)測設(shè)時(shí)間進(jìn)行了一大步壓縮，而且精度足夠。另一方面是不需要考慮在新測點(diǎn)與中心點(diǎn)不通視的情況下無法校正中心，因?yàn)椴恍枰谛聹y站點(diǎn)上架設(shè)儀器，所以不會(huì)出現(xiàn)在工人多物料多的情況下容易導(dǎo)致儀器跑偏移動(dòng)的影響。更重要的是，因?yàn)樘岣吡藴y量效率，大大縮短了測設(shè)及校正中心的時(shí)間，為掘進(jìn)生產(chǎn)騰出了更多的時(shí)間，對(duì)區(qū)隊(duì)的影響大大降低，區(qū)隊(duì)工人與測量者的矛盾沖突也隨之解決。

3 結(jié)語

面對(duì)測量工作中所遇到的技術(shù)難題以及與生產(chǎn)之間的矛盾沖突，力求創(chuàng)新，盡可能地在不影響生產(chǎn)的情況下，尋找可行性優(yōu)化方案。因?yàn)樵摰V地質(zhì)條件較為復(fù)雜，對(duì)測量工作的影響因素也比較多，所以提出了快速計(jì)算偏差和快速校正中心的方法，優(yōu)化了測量方案，為同類型礦井的測量工作提供了新的參考。